JPS6237764B2 - - Google Patents

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JPS6237764B2
JPS6237764B2 JP4641681A JP4641681A JPS6237764B2 JP S6237764 B2 JPS6237764 B2 JP S6237764B2 JP 4641681 A JP4641681 A JP 4641681A JP 4641681 A JP4641681 A JP 4641681A JP S6237764 B2 JPS6237764 B2 JP S6237764B2
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JP
Japan
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signal
electrical signal
ultrasonic
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relation
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JP4641681A
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JPS57161833A (en
Inventor
Koichiro Myagi
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Anritsu Corp
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Anritsu Corp
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアナログ電気信号の遅延を音響光学
的に行う信号遅延装置に関するものである。
従来より、アナログ電気信号の時間遅延を行う
いくつかの方法が考えられてきている。その第1
は、デジタルメモリによつて電気信号を一時記憶
し、読み出し速度を制御する方法である。この方
法を装置化したものは汎用性に富み、高精度が期
待できるが、アナログ信号の波形精度を確保する
ため、非常に多くの記憶素子を必要とし、かつ、
アナログ−デジタル(A−D)および、D−A変
換器を必要とする。ゆえに、装置は複雑な構成と
なり、高価である。次に、CCD、BBD等の信号
転送遅延素子を用いる方法があるが、この方法も
良好な波形精度を得るには、多数の素子と複雑な
電気回路を必要とする、弾性表面波素子を用いる
方法も前記列と同様であり、かつ、遅延時間を容
易に可変することができない。さらに、アナログ
信号を磁気テープなどに記録し、再生速度を制御
する方法もあるが、この方法には機械的操作や動
作時間に問題がある。
このように、アナログ信号の時間遅延を電気回
路的に実行するのは大変難しい。
本発明は、電気信号時間軸処理に音響光学的な
空間信号処理の手法を用い、アナログ電気信号を
超音波信号に変換して空間的に一時記憶し、適当
な遅延時間の後、光を用いてこの超音波信号を検
出し、検出時刻と検出位置を制御することによつ
て電気信号の遅延を行う信号遅延装置を提供する
ことを目的としている。
本発明によれば、アナログ電気信号は液体等の
超音波伝搬媒質が満たされている前記音響光学的
セル内に配置した超音波振動子に加えられ、セル
内に超音波信号として放射される。この超音波信
号は超音波振動子面に対向して配置された超音波
吸収部材に到達して吸収されるまで、前記アナロ
グ電気信号の情報を空間的に保持している。この
時、前記アナログ電気信号の時間軸は、前記超音
波信号の伝搬方向空間軸に対応する。空間的に保
持されている情報の読み出しは、前記空間軸の位
置座標指定を専用の超音波ビームで行い、情報検
出を光で行う。すなわち、前記アナログ電気信号
を表わす超音波信号全体に平面波光を照射しつ
つ、検出すべき空間位置に幅の細い超音波ビーム
を発射すると、2つの超音波が重なり合つた部分
を通過した平面波光に特別の位相変化が生ずる。
この位相変化は、1枚のレンズで光量変化に変え
ることができ、この光量変化を光電変換して得ら
れる電気信号は前記アナログ電気信号の自乗に比
例する。また、位置座標指定用の超音波ビーム
は、前記超音波信号のセル内空間軸、すなわち前
記アナログ電気信号の対応する時間軸のどの位置
へも発射可能である。ゆえに、前記超音波ビーム
の発射位置を適当に設定すれば所望の遅延を施し
た出力信号を得ることができる。
第1図は本発明の構成要素である電気信号処理
用音響光学的セル8の実施例における構成図であ
る。第1の振動子5の共振周波数をもつ正弦波電
気信号を、処理すべきアナログ電気信号で振幅変
調した後、前記振動子5に加える。この振動変調
信号は前記振動子5によつて超音波信号に変換さ
れ、液体等の超音波伝搬媒質12中に放射され
る。音響光学的セル8の内部には、光透過窓4
a,4bを通して、前記超音波信号の伝搬方向に
垂直に平面波光が入射する。さらに、この平面波
光の進行方向に垂直に位置座標指定専用の超音波
ビームが第2の振動子6より発射される。第2図
は前記音響光学的セル8を光進行方向より見た場
合の形状を示している。第1の振動子5および第
2の振動子6には、それぞれ電気信号を加える入
力端子13a,13bが設けられている。
第3図は、音響光学的セル8の内部における、
超音波信号14と超音波ビーム15の関係を示し
たものである。同図aのアナログ電気信号16に
よつて振幅変調された周波数f1の正弦波信号が入
力端子13aに加えられ、第1の振動子5によつ
て前記音響光学的セル8中に超音波信号14とし
て発射される。この超音波信号14によりセル内
の超音波伝搬媒質中に格子状の密度変化が生じ、
密度変化の大きさは超音波振幅の小さな場合前記
アナログ電気信号16の振幅にほぼ比例すること
が知られている。また、この格子状密度変化は、
セル内の音速をvとすれば、(v/f1)の格子定数
をもつ一次元位相格子を形成しており、この位相
格子に平面波光を透過させると光波面に前記振幅
変調された正弦波信号に対応した位相変化を生ず
る。この対応関係は、前記正弦波信号の時間軸を
tとし、セル内の超音波伝搬方向の空間軸をxと
した場合、x=vtとなる。
次に、第1の振動子5よりx方向に距離Ldだ
け離れた位置において、第2の振動子6より、前
記平面波光進行方向に垂直に、かつ、前記超音波
信号14と交差するように超音波ビーム15を発
射する。この超音波ビームの進行方向軸をyとす
る。x軸y軸は必ずしも直交させる必要はない
が、同図ではx、y軸が直交している場合を示し
ている。前記超音波ビーム15は、第2の振動子
6の入力端子13bに周波数f2の一定振幅正弦波
信号を加えることによつて発生させる。この超音
波ビーム15は前記超音波信号14と同様に、セ
ル内においてy軸方向に一次元位相格子を形成す
る。前記超音波ビームと前記超音波信号とが交差
している部分では、x、y軸方向の二次元位相格
子が形成される。この二次元位相格子を通過した
平面波光は二次元的位相変化を受けるが、その位
相変化量は、超音波ビーム強度が一定であるた
め、端子13aに加えたアナログ電気信号16に
よつてのみ可変される量となる。ゆえに、前記二
次元位相格子を通過した光は、同図aに示すアナ
ログ電気信号の斜線部分の振幅値情報を光波面の
位相変化量の形で、また、斜線部分の中心時刻t
sを空間位置Ldとして保有している。
ここで、Ldの位置にある第2の振動子6を連
続励振して時間変化のない超音波ビームを発射す
ることを考える。この場合、現在前記超音波ビー
ムと重なつている超音波信号は、現時刻より
(Ld/v)時間前に第1の振動子5に加えられた
アナログ電気信号の振幅情報をもつものである。
ゆえに、この重なり合つている部分の超音波信号
を二次元位相格子の性質を利用して光学的に検出
すれば、前記アナログ電気信号の(Ld/v)時
間遅延信号を得ることができる。
第4図は、本発明の信号遅延装置の実施例にお
ける構成図である。処理すべき電気信号は、信号
入力端子17に加えられ平方根回路1によつて自
乗圧縮される。自乗圧縮の目的は光電変換器11
の自乗特性を補正することにあり、前記信号入力
端子17と遅延信号出力端子20との間の信号値
に比例関係を持たせることである。平方根回路1
を通過した信号すなわち、前記アナログ電気信号
は、第1の振幅変調回路2に送られ、ここで発振
器19aで発生させた第1の正弦波搬送波を振幅
変調する。この振幅変調波は、電気信号処理用音
響光学的セル8内の第1の振動子5に加えられ、
該セル内に超音波信号14となつて放射される。
一方、制御信号入力端子18には、超音波ビーム
15の発射を制御する信号が加えられる。この制
御信号により、発振器19bで発生する第2の正
弦波搬送波を第2の振幅変調回路3内で振幅変調
し、得られた振幅変調波を第2の振動子に加え、
該セル内に超音波ビーム15として発射する。本
発明では、制御信号は一定値の直流電圧とし、超
音波ビーム15の強度を一定にさせる。
このような2つの超音波が存在する電気信号処
理用音響光学的セル8を通過し、位相変調をうけ
た平面波光はレンズ9によつて空間的光学フイル
タ10の面上に結像する。この結像はいわゆる二
次元フーリエ変換像、または、二次元回折像と言
われるもので、平面波光の光軸に垂直な面におけ
る位相変化分布を表わす二次元スペクトルであ
る。同図において超音波ビーム15が斜線を施し
た位置の第2の振動子6より、紙面に垂直上向き
に発射されている場合を考える。第5図は光軸方
向より見た、前記音響光学的セル8と、前記空間
的光学フイルタ10の形状および相対位置の関係
を示している。前記音響光学的セル8内の超音波
信号14と超音波ビーム15の進行方向を示す
x、y軸に、空間的に平行であるような、前記空
間的光学フイルタ10面の座標軸をそれぞれα、
βとする。前記音響光学的セル内に時間周波数f
の電気信号で作られた正弦波超音波による第1次
回折光輝点は光源波長をλ、レンズ6の焦点距離
をFとすると前記空間的光学フイルタ10面上に
おいて光軸より距離d=λFt/vだけ離れた位
置に、光軸対称に2点現われる。光軸点に対する
これら回折輝点の方向は、超音波進行方向に等し
い。ゆえに、超音波信号14により生ずる第1次
回折光輝点位置は同図bに示すP(+)(a、0)、
P(-)(−a、0)の点となる。ただし、a=λ
Ff1/vである。同様に周波数f2の正弦波電気信
号で作られた超音波ビーム15による第1次回折
光輝点位置は、同図bに示すQ(+)(0、b)、
Q(-)(0、−b)である。ただし、b=λFf2
vである。さらに、超音波信号14と超音波ビー
ム15の交差した部分による二次元回折輝点は、
(+)(-)の輝点がβ軸方向に距離±b回折した
もの、あるいはQ(+)(-)の輝点がα軸方向に距
離±a回折したものであると考えられ、R(±
a、±b)で示した4点に現われる。よつて、こ
れら4点のうち1点以上の光を空間的光学フイル
タ10で通過検出すれば、アナログ電気信号16
の(Ld/v)時間遅延させた振幅情報を得るこ
とができる。前記フイルタ10を通過した出力光
の振幅強度は超音波信号14の振幅値、すなわち
アナログ電気信号16に比例しているため、出力
光を光電変換器11により電気信号に変換すれ
ば、アナログ電気信号16を時間(Ld/v)だ
け遅延した遅延出力信号が得られる。この遅延出
力信号の振幅値は、前記光電変換器11の光量検
出に基く自乗特性によつて、前記アナログ電気信
号16の振幅値の自乗に比例するが、前記アナロ
グ電気信号16は処理すべき電気信号を平方根回
路1により自乗圧縮した信号であるため、本実施
例の信号入力端子17と遅延信号出力端子20間
には信号振幅値に比例関係が成り立つ。
また、本実施例の遅延出力信号は、前記第3図
aに示したアナログ電気信号の斜線部面積を示す
信号であるため、該出力信号の波形精度を高める
には超音波ビーム15の幅Pをアナログ電気信号
16のセル内における最小周期の数分の一以下に
する必要がある。
本発明は以上のような構成であり、音響光学的
セル内に発射する超音波ビームの位置を任意設定
することにより、アナログ電気信号の所望時間遅
延させた信号を得ることが可能である効果を有す
る。通常は超音波ビームを連続発射して連続的な
遅延信号を得る装置であるから、制御信号入力端
子18と第2の振幅変調回路3を省略し、発振器
19bの出力信号を直接第2の振動子6に加えて
も良い。しかしながら、前記制御信号入力端子1
8に加える制御信号によつて超音波ビームの強さ
を調整し、出力光の強度を光電変換器11の最適
値にしたり、また、出力遅延信号を制御信号でゲ
ート制御し、必要な時だけ取り出すことも可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成要素である音響光学的セ
ルの実施例を示す図、第2図は音響光学的セルを
光軸方向より見た図、第3図は音響光学的セルの
内部における超音波の状態を示す図、第4図は本
発明の実施例を示す図、第5図は2つの超音波に
よる回折光の発生位置を示す図。 1は平方根演算回路、2は第1の振幅変調回
路、3は第2の振幅変調回路、4a,4bは光透
過窓、5は第1の振動子、6は第2の振動子、7
a,7bは超音波吸収部材、8は電気信号処理用
音響光学的セル、9はレンズ、10は空間的光学
フイルタ、11は光電変換器、12は超音波伝搬
媒質、13a,13bは入力端子、14は超音波
信号、15は超音波ビーム、16はアナログ電気
信号、17は信号入力端子、18は制御信号入力
端子、19a,19bは発振器、20は遅延信号
出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入力信号の平方根演算回路1と;該回路出力
    により第1の正弦波信号を振幅変調して第1の電
    気信号とする第1の振幅変調回路2と;制御入力
    により第2の正弦波信号を振幅変調して第2の電
    気信号とする第2の振幅変調回路3と;超音波伝
    搬媒質を充てんした電気信号処理用音響光学的セ
    ルであつて、該セルの対向する両壁に備えられ平
    面波光線を通過させる光透過窓4a,4bと;該
    第1の電気信号を第1の超音波に変換し前記平面
    波光線の光軸と垂直に前記媒質中に放射する第1
    の振動子5と;該第1の振動子から放射方向に所
    定の距離はなれて配置されていて、電気信号処理
    のための第2の電気信号を受領して第2の超音波
    に変換し前記光軸と垂直にかつ第1の超音波と交
    差するように前記媒質中に放射する1個以上の第
    2の振動子6と;前記第1、第2の超音波を吸収
    するために第1、第2の振動子にそれぞれ対向し
    て備えられた超音波吸収部材7a,7bとを備え
    た電気信号処理用音響光学的セル8と;該セルを
    透過した前記平面波光束を集束するレンズ9と;
    該レンズにより作られた回折像のうち所定位置の
    輝点を検出する空間的光学フイルタ10と;前記
    フイルタの出力を電気信号に変換する光電変換器
    11とを備え、前記所定位置が該第1、第2の電
    気信号の搬送波周波数と光軸に対する前記第1、
    第2の超音波の放射方向とに関連して定まり、前
    記輝点の出現する時間が前記交差点位置までの第
    1の超音波の伝搬時間に関連して定まり、前記輝
    点の輝度が前記交差位置における該第1、第2の
    超音波の振幅に関連して定まり、前記光電変換器
    の出力信号が前記第1の電気信号の前記所定距離
    と該第1の超音波の伝搬速度に関連して定まる時
    間だけ前記入力信号より遅延して出力されるよう
    になつていることを特徴とする信号遅延装置。
JP4641681A 1981-03-31 1981-03-31 Signal delay device Granted JPS57161833A (en)

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JP4641681A JPS57161833A (en) 1981-03-31 1981-03-31 Signal delay device

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JP4641681A JPS57161833A (en) 1981-03-31 1981-03-31 Signal delay device

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Publication Number Publication Date
JPS57161833A JPS57161833A (en) 1982-10-05
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ID=12746538

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JP4641681A Granted JPS57161833A (en) 1981-03-31 1981-03-31 Signal delay device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63200150U (ja) * 1987-05-12 1988-12-23

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63200150U (ja) * 1987-05-12 1988-12-23

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JPS57161833A (en) 1982-10-05

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